Obusier-canon de 152 mm M1937 (ML-20)

La grande particularité du ML-20 était sa double nature : il était officiellement désigné comme un obusier-canon, c'est-à-dire une pièce d'artillerie combinant les deux caractéristiques et était alimenté par des munitions semi-encartouchées, pouvant utiliser treize charges différentes (pour faire varier la distance de tir et la vitesse nominale des projectiles). En tant qu'obusier, le ML-20 avait donc une élévation de tir possible supérieure à 45° (précisément 65°) permettant les tirs indirects avec une faible vitesse initiale, mais comme un canon, son fût d'une longueur supérieure à 20 calibres permettait des tirs tendus à haute vitesse initiale.

Pour être utilisé dans les deux rôles, le ML-20 était pourvu d'organes de visées spécifiques. Un viseur télescopique permettait de régler les tirs tendus et pour les tirs indirects, un viseur panoramique couplé à un calculateur analogique météobalistique avait été spécialement développé. Ce système était constitué d'une règle de calcul spécialisée et d'une table de tir normée, pour les calculs balistiques et les correctifs météorologiques.

Le fût du canon pouvait être fretté ou monobloc. Certaines sources indiquent que le canon pouvait être aussi de type autofretté. Pour amortir le recul des tirs, un grand frein de bouche était monté ainsi qu'un frein et un récupérateur hydropneumatique. La culasse à filetage interrompu éjectait automatiquement la douille lors de son ouverture. Une « griffe » retenait le projectile lors des tirs à angle élevé. La mise à feu était faite à l'aide d'un cordon de tir.